비철금속재료 - 황동/청동

7. 황동(Brass) 

(1) 황동의 성질

1. 전기(열)전도도가 Zn 40%까지 감소, 그 이상에서는 50%에서 최대이고, 연신율

은 Zn 30% 최대이다.

2. 주조성, 가공성, 내식성, 기계적 성질이 좋다. 압연과 단조가 가능하다.

3. 인장강도는 Zn 45% 최대가 되며 그 이상에서는 급감한다. 따라서 Zn 50% 이상

의 황동은 취약해진다.

4. 경년변화(시효경화) : 황동의 가공재를 상온에서 방치하거나 저온풀림 경화시

킨 스프링재가 사용 도중 시간의 경화에 따라 경도 등 여러 가지 성질이 악화

되는 현상으로 가공도가 낮을수록 심해진다.

5. 화학적 성질

ㄱ. 탈아연 부식(dezincification) : 불순한 물 및 부식성 물질이 녹아 있는 수용액

의 작용에 의해 황동의 표면에는 내부까지 탈아연되는 현상으로 방지책은 Zn

30% 이하의 a황동 사용, 또는 .1~0.5%, As, Sb 1% 정도의 Sn 첨가한다.

ㄴ. 잔연균열(season cracking) : 일종의 응력부식균열(stress corrosion cracking)

로 잔류응력에 기인하는 현상으로 방지책은 도료 및 Zn 도금, 180~260℃

에서 응력제거풀림 등으로 잔류응력을 제거된다.

ㄷ. 고온 탈아연(dezincing) : 고온에서 탈아연되는 현상으로 표면이 깨끗할수

록 심하다. 방지책은 표면에 산화물 피막 형성된다.

 

(2) 황동의 종류

1. 단련황동

ㄱ. 톰백(tombac) : 5~20%의 저아연합금으로 전연성이 좋고 색이 금에 가까우

므로 모조금박으로 금대용으로 사용

ㄴ. 7-3황동(cartridage brass) : Cu 70%, Zn 40%의 α + β황동이며 인장강도가

크며 고온가공이 용이하다. 탈아연 부식이 일어나기 쉽다. 열교환기나, 열간

단조용으로 사용된다.

2 특수활동

ㄱ. 애드미럴티황동(admiralty brass) : 7-3황동에 1% Sn 첨가관, 판으로 증발기,

열교환기에 사용

ㄴ. 네이벌황동(naval brass) : 6-4황동에 0.75% Sn첨가 파이브, 용접봉, 선박 기

계부품으로 사용

ㄷ. 델타메탈(delta metal) : 6-4황동에 1~2% Fe함유 강도, 내식성 증가, 광신기

계, 선박, 화학기계용으로 사용된다.

ㄹ. 두라나메탈(durana metal) : 7-3황동에 2% Fe, 그리고 소량의 Sn, Al 첨가

하여 전기저항이 높고 , 내열, 내식성 우수, Ag 대용으로 사용한다. 이 외에

도 1.5~2% Al을 첨가한 Al황동(알브렉 : Albrac), 1.5~3% Pb을 첨가하여 절

삭성을 좋게 한 연황동, 그리고 고강도 황동으로는 6-4 황동에 8% Mn을 첨

가한 망간황동이 있다.

 

8. 청동(Bronze) 

넓은 의미에서 황동 이외의 구리합금을 모두 청동이라고 하지만 좁은 의미에선 Cu-Sn합

금을 말한다. Sn이 증가할수록 전기전도율과 비중이 감소된다. Sn 17~20%에서 최대 인

장강도 값을 가지며 연율은 Sn 4%에서 최대치가 된다. 부식률은 실용금속 중 가장 낮다.

 

(1) 청동의 종류 및 용도

1. 압연용 청동：3.5~7.0% Sn청동으로 단련 및 가공성 용이. 화폐, 메달, 선, 봉

등에 사용

2. 포금(gun metal) : 8~12% Sn, 1% Zn 첨가, 내해수성이 좋고 수압, 증가압에도

잘 견딘다. 선박용 재료로 사용된다.

3. 화폐용 청동(coining bronze) : 3~10% Sn에 1% Zn 첨가 이외에도 미술용 청

동과 13~18% Sn을 첨가한 베어링 청동 등이 있다.

 

(2) 특수청동

1. 인청동(Phosphor bronze) : 청동에 탈산제 P를 첨가한 합금으로 경도, 강도 증

가하며 내마모성 탄성이 개선된다. 고탄성을 요구하는 판, 선의 가공재로서 내식

정, 내마모성이 요구되는 밸브, 베어링, 선박용품, 고급 스프링 재료로 사용된다.

2. 연청동(lead bronze) : 청동에 3.0~26% Pb를 첨가한 것으로, 그 조직 중에 Pb

이 거의 고용되지 않고 입계에 점재하여 윤활성이 좋아지므로 베어링, 패킹재

료 등에 널리 쓰인다.

3. Al 청동 : 8-12%의 Al을 첨가하여 강도, 경도 , 인성, 내마모성, 내식성, 내피로성

이 황동, 청동보다 좋지만, 주조성, 가공성, 용접성이 나쁘다.

4. 규소청동 : Cu에 탈탄을 목적으로 Si를 첨가한 청동으로 4.7% Si까지 Cu 중에

고용되어 인장강도를 증가시키고 내식성, 내열성을 좋게한다.

5. 니켈청동 : 니켈청동은 105 kgf/mm2의 높은 인장강도와 통신선 전화선으로 사

용되는 Cu-Ni-Si의 콜슨(corson)합금, 뜨임경화성이 큰 쿠니알 청동, 열전대용

및 전기저항선에 사용되는 Cu-Ni45%의 콘스탄탄이 있다.

6. 망간청동 : 망간저항재료로 사용되는 Cu-Mn-Ni의 망가닌(Manganin)등이 있다.

Cu-Cd계 합금은 1%의 Cd 함유 합금으로 큰 인장강도와 우수한 전도도로 송전

선, 안테나용으로 쓰인다.

7. 베릴륨 청동 :　Cu에 2~3%의 Be를 첨가한 시효 경화성 합금으로 구리합금 중

최고 강도(약 100kgf/mm2)를 가진다.

8. 오일리스베어링 : 구리, 주석, 흑연의 분말을 혼합시켜 성형한 후 가열하여 소결

한 것으로 주유가 곤란한 곳에 사용된다, 큰 하중이나 고속회전에는 부적합하다.

9.양은 : 니켈 15`20%, 아연 20~30%에 구리를 함유한 합금으로 주로 기계부품,

식기, 가구, 온도조절용 바이메탈, 스프링 재료에 쓰인다.

 

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